大型電廠空冷技術及其特點探究

李國臣

摘 要：最近幾年，縱觀全球經(jīng)濟發(fā)展速度非常迅猛。此時各個行業(yè)都取得了顯著的成就。然而我們在為取得的成就欣喜的同時，需要意識到的是，人類賴以生存的資源正在逐漸減少，其中水資源就是一個典型。水資源的短缺導致電廠發(fā)展受到極大的阻礙，最終影響到廣大群眾日常生活的開展。在此背景之下，空冷技術開始出現(xiàn)并且得到了大力的發(fā)展。筆者具體闡述了空冷技術的構成情況以及具體的特征。對于我們國家的大規(guī)模電廠來講，合理的使用該技術能夠節(jié)省資源，促進社會穩(wěn)定發(fā)展，更好的創(chuàng)造經(jīng)濟價值。

關鍵詞：大型電廠；空冷技術特點；發(fā)展；特點

中圖分類號：TM62 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）07-0064-02

Abstract： In recent years， the global economy has grown very rapidly. At this time， each industry has made remarkable achievements. However， while we are pleased with what we have achieved， we need to realize that the resources on which human beings depend for survival are gradually decreasing， and water resources are a typical example. The shortage of water resources leads to great obstacles to the development of power plants， and ultimately affects the development of the daily life of the masses. In this context， air cooling technology is beginning to appear and get a great development. The composition and characteristics of air cooling technology are described in detail. In the author's opinion， as far as our country's large-scale power plants are concerned， the rational use of this technology can save resources， promote social stability and development， and enhance economic value.

Keywords： large power plant； characteristics of air cooling technology； development； characteristics

引言

最近幾年，整個世界范圍內(nèi)水資源呈現(xiàn)出緊缺的局面，加之環(huán)境不斷惡化，在此背景之下人們開始積極創(chuàng)新工藝，研究新技術。適時，空冷發(fā)電開始被人們所熟知。眾所周知，火電廠的運作離不開水，其耗用的水量占據(jù)總的工業(yè)用水量的五分之一。對于我們國家廣大的北方區(qū)域來講，其煤炭資源非常富足，不過降水較少，資源短缺現(xiàn)象非常嚴重。不斷變少的水資源儼然已經(jīng)影響到電力行業(yè)的進步，影響到廣大群眾生活水平的提升。電廠作為電能的主要產(chǎn)出地，它的制冷工序有著非常關鍵的存在意義，通常我們在制冷的時候使用的多是濕冷技術，此過程會耗費許多水資源。通過上文可知，由于地域方面的差異，導致我們國家的北方很多區(qū)域的水資源都非常匱乏，因此該技術在運用的時候會受到極大的阻礙，在這個背景之下，空冷技術就開始印入人們的眼簾。通過無數(shù)的實踐可知，使用空冷技術的坑口電站效益非常好。和一般的濕冷技術比對來看，空冷技術最為顯著的特點是能夠很好的節(jié)省水源，而且環(huán)保效果較好。能夠節(jié)省大約百分之八十的水，而且還能夠避免以往水冷模式導致的污染問題。除此之外，其不需要設置冷卻塔，所以能夠明顯節(jié)省投資。正是因為它有著如此多的優(yōu)點，所以目前被大范圍的運用。

1 空冷技術的發(fā)展狀況

如今，我們國家的電廠使用的空冷技術有三類，分別是直接空冷系統(tǒng)技術，表凝式間接空冷系統(tǒng)技術和混凝式間接空冷系統(tǒng)技術。對于我們國家的缺水地區(qū)來講，在建設火電廠的時候合理的運用空冷技術能夠明顯節(jié)省水資源，能夠發(fā)揮出較好的環(huán)保效益。

上個世紀的中后期，我們國家開始大力發(fā)展空冷技術。國電電力大同第二發(fā)電廠主要負責北京的供電，因為那時的地下水位不是很高，無法滿足機組運行規(guī)定，因此為了確保供電工作正常開展，引入了混凝式間接空冷系統(tǒng)技術，以及全鋁制的散熱器制造技術，同時還購入了相關裝置，并將其投入使用。在這之后的時間里，相關人員積極開展研發(fā)工作，把上述設備國產(chǎn)化，并且投入到了豐鎮(zhèn)電廠4×200MW機組運用上。1990年太原第二熱電廠四期的2×200MW機組根據(jù)國家要求，采用表凝式間接空冷系統(tǒng)技術并投入使用，同時由山西科學院對這種表凝式空冷系統(tǒng)技術進行自主研發(fā)。還引進了鋼制散熱器制造設備機組以及和鋼制散熱器的制造技術，分別在1993年和1994年投入運用。上述設備的投產(chǎn)，在一定程度上帶動了我們國家的空冷技術的進步，為后續(xù)的發(fā)展奠定了良好的基礎。

2 空冷技術的組成和特征簡述

所謂的空冷技術，具體來講指的是電廠在發(fā)電的時候利用冷凝器排汽，進而發(fā)揮出制冷效果的一種技術。對比平時使用的冷卻工藝來看，空冷技術的優(yōu)點主要體現(xiàn)在它的凝氣機不同。筆者具體分析了該技術的組成和特征等內(nèi)容。

直接空冷技術系統(tǒng)是指電廠發(fā)電時利用大自然空氣直接通過空冷凝汽器的方式，把汽輪機釋放的氣體變成水，以此來實現(xiàn)空氣和蒸汽兩者間的熱量交換。其使用的設備主要有排氣管、凝氣機、風機、分配管以及排氣系統(tǒng)等。endprint

我們常見的凝汽器有兩大要素組成，分別是主凝氣設備以及分凝氣設備。一般來講，前者在設計的時候其蒸汽是順流的，作為設備的關鍵構成要素，它能夠處理百分之八十左右的蒸汽。對于后者來講，其被設計為逆流模式。具體是指逆流冷卻單元翅片管束頂部與排氣系統(tǒng)相連通之后，依靠水箱上方的空間傳遞蒸汽。通常來講，排汽系統(tǒng)有如下幾個部分構成，分別是排氣管道、分配蒸汽的管線、凝結水聯(lián)箱的蒸汽通流部分等，由設備排放的汽體會順著排氣管到達廠區(qū)，此時由對應的分配蒸汽的管線朝著每一個冷卻單元輸送，每一根蒸汽分配所使用的管道與許多順流冷卻單元，都是以一到兩個的形式組成一個冷卻單元組。

直接空冷技術中凝結水的收集系統(tǒng)由單元組凝結水聯(lián)箱，凝結水箱與水泵以及設備間的連接管道等主要部分組成。所有的機組底部都安裝有對應的水聯(lián)箱，管束下方有通道與之相連，此時水箱的下方就會聚集很多的凝結水。流往逆流單元的未凝固氣體與冷空氣互換凝結水。直空系統(tǒng)中的排氣系統(tǒng)由排氣管道系統(tǒng)和水環(huán)式真空泵組兩部分組成，水環(huán)式真空泵是直接空冷系統(tǒng)的核心部分。當設備開啟并且正常運作的時候，利用蒸汽式抽氣裝置將設備的內(nèi)部抽空氣體，以此來實現(xiàn)排汽的意義。對于直空系統(tǒng)來講，其凝氣器需要經(jīng)常清洗，這主要是因為它的散熱裝置處在室外空間，非常容易變臟，因此要在規(guī)定的時間內(nèi)清理，以免影響運行。

對于空冷技術來講，凝汽器是一種意義非常關鍵的設備，它可以稱作是技術的核心所在。它使用的是翅片管散熱器結構。一般來講，其在運作的時候多是使用K/D結構，以此來避免其中的凝結水變成冰凍。結構散熱管有兩種，分別是順流管束與逆流管束。對于前者來講，它的流動方向與水流方向相同，促進管束中的氣體凝結，而對于后者來講，其流動方向與水流動方向正好相反，它能夠抑制冰凍現(xiàn)象發(fā)生。西方國家從上個世紀的中期開始使用翅片管散熱器冷卻元件，當時的散熱器是四排管，到了中后期開始逐漸變?yōu)殡p排管，而到了后期已經(jīng)發(fā)展為單排管。然而我們國家在這方面起步較之于西方國家要晚一些，目前很多企業(yè)都開始引入國外的優(yōu)秀技術。如河北的張家口巴克杜爾換熱器有限公司采用的是德國的BDT技術；黑龍江的哈爾濱空調(diào)股份有限公司采用的也是德國技術GEA等。目前，我們國家的很多大規(guī)模的電廠使用的冷凝器都是進口自國外的或是引進的國外技術生產(chǎn)得到的設備，舉例來看，太原第二熱電廠300MW機組所用的單排管技術就是來自德國GEA公司，通遼電廠600MW機組采用哈空調(diào)雙排管，內(nèi)蒙古上都電廠600MW機組采用的單排管技術、山西武鄉(xiāng)電廠600MW機組采用的三排管技術均來自美國SPX公司。

接下來具體闡述該系統(tǒng)的具體特征：

第一，設備汽輪機的背壓存在明顯變化。對于汽輪機來講，它在排汽冷凝的時候，它的背壓會因為氣溫的改變而發(fā)生變化。對于那些一天之內(nèi)溫差變化較為明顯的區(qū)域，要求在設計背壓運行范圍的時候一定要控制好其范圍，以防止其幅度變化大。

第二，系統(tǒng)規(guī)模大。眾所周知，汽輪機釋放的氣體必須經(jīng)由管道排放出，鋼制散熱器直接冷卻后進行表面熱交換散熱，由于排汽需要的面積非常大，所以該系統(tǒng)的規(guī)模相應的也較大。

第三，耗能較多。對于大尺寸的風機來講，其運行必須耗用很多的能量才可以提供系統(tǒng)需要的空氣。通過分析相關資料可知，該系統(tǒng)耗用的電能占總的電能的1.5%左右。

第四，占用的土地規(guī)模較小。由于冷凝器一般被放置到機房上方或是前面的平臺上面，下方的區(qū)域就可放置別的設備，這樣的話占地規(guī)模相對就要小很多，能夠節(jié)省土地資源。

第五，調(diào)節(jié)措施靈便。該系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)風機的轉(zhuǎn)動速率，或是使風機停止運行，而且還能夠反操作風機以此來控制其進風情況。除此之外，還能夠吸收熱風，避免設備凍結。總的來講，它的調(diào)節(jié)措施非常靈便，而且有著良好的防凍效果。

第六，凝結水中的溶氧量比例較高。由于系統(tǒng)規(guī)模較大，當它處在負壓系統(tǒng)之中的時候，它的氧氣更加易于被吸收，同時因為機組的背壓太高，使得凝結水的過冷度不斷變大，最終使得其中的溶氧量變多。

最后，機組設備運行產(chǎn)生一定的噪聲。設備運行過程中會產(chǎn)生很多的噪音，導致噪聲污染，而且其維護工作的工作量很大，如果吸入熱風的話就會導致冷卻效果受到極大影響。除此之外，電廠在運行的過程中會耗用大量的煤炭。

3 結束語

通過上文的敘述可知，對于我們國家的大型發(fā)電廠來講，選擇正確的空冷技術有著非常關鍵的意義，這不但能夠節(jié)省水資源的用量，同時還能發(fā)揮出很好的環(huán)保效益。由于電力行業(yè)不斷發(fā)展，在今后一段時間我們國家的制冷工藝會更加完善，將更好的為國家的發(fā)展貢獻力量。

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